長期以來,鋼中氫、氧、氮被人們認為是有害的氣體。但是,就目前所知,在不(bu)銹鋼中氫、氧有害,但氮在一些不銹鋼中的有益作用則遠遠大于它的不利影響(見合金元素對不銹鋼組織和性能的影響)。


一、氫


   氫在不銹鋼中有幾個和十幾個ppm(10-6)的固溶度,而且在奧氏體鋼中的固溶度要大于在鐵素體鋼中的。


   當氫(qing)(qing)超過鋼(gang)中固溶(rong)度(du)時,鋼(gang)在(zai)凝固過程(cheng)(cheng)中會(hui)(hui)有(you)氣泡(pao)形成。嚴重時,會(hui)(hui)引起鋼(gang)錠上漲或(huo)連鑄(zhu)坯(pi)中產生(sheng)氣泡(pao),較輕時氫(qing)(qing)致(zhi)細小(xiao)氣泡(pao)會(hui)(hui)在(zai)熱加工過程(cheng)(cheng)中延伸而形成裂紋(wen)。此時進行塔形發紋(wen)檢查,常(chang)常(chang)會(hui)(hui)因(yin)發紋(wen)不合格而判廢(fei)。圖(tu)9.4系鋼(gang)中氫(qing)(qing)量對不銹鋼(gang)連鑄(zhu)坯(pi)氣泡(pao)的影響。


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   即使(shi)鋼中僅殘留少(shao)量(liang)、微細的(de)發紋(wen),也會引起不(bu)銹鋼的(de)塑、韌(ren)性(xing)下降(jiang),而鋼的(de)耐疲(pi)勞性(xing)能降(jiang)低尤為(wei)明顯。這與發紋(wen)在交(jiao)變應力(li)作用(yong)下成為(wei)了疲(pi)勞源(yuan)有(you)關。


   為使連鑄板坯不產生氫致氣泡,有的生產廠提出鐵素體鉻不銹鋼[H]≤6×10-6,鉻鎳奧氏體鋼。但有的廠家提出,在不銹鋼小方坯連鑄中,希望鋼中[H]≤2×10-6 或 ≤3×10-6


   研究氫在1Cr18Ni9Ti不(bu)銹鋼(gang)中的分(fen)布表(biao)明,氫在晶(jing)(jing)界(jie)處的濃(nong)度要比晶(jing)(jing)內(nei)高3~4cm3/100g。氫在鋼(gang)內(nei)的不(bu)均勻分(fen)布,使鋼(gang)晶(jing)(jing)界(jie)的塑(su)性特征值(zhi)(δ、φ和Ak)比晶(jing)(jing)內(nei)相應的特征值(zhi)低20%~25%。


   氫對Fe-Cr 合金電位影響的研究表明(圖9.5),鋼中含氫后,Fe-Cr合金的電位下降,說明合金的耐腐蝕能力降低。實驗和曲線表明:在介質中有微量H2S存在的條件下,傳統馬氏體不銹鋼易產生氫脆(SCC);而超級馬氏體不銹鋼只能在含有極低量H2S的油氣井條件下使用。


   氫還可引起奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼的(de)組織結構產(chan)生(sheng)變(bian)化。


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二、氧(yang)


   目前(qian)不銹鋼(gang)(gang)的(de)冶煉與氧(yang)(yang)密切相關。氧(yang)(yang)化(hua)期(qi)是(shi)通過氧(yang)(yang)的(de)作用(yong)把爐料中殘(can)(can)存的(de)和過多(duo)的(de)元素(例(li)如(ru)碳)去掉;還(huan)(huan)原(yuan)和精煉過程(cheng)則是(shi)將前(qian)一階(jie)段氧(yang)(yang)化(hua)了(le)的(de)有用(yong)的(de)金屬元素(例(li)如(ru)鐵、鉻等)還(huan)(huan)原(yuan)回到鋼(gang)(gang)中,最后再將鋼(gang)(gang)中氧(yang)(yang)盡(jin)量去除(chu);殘(can)(can)余氧(yang)(yang)在鋼(gang)(gang)中是(shi)有害的(de),而(er)(er)且主要(yao)是(shi)通過氧(yang)(yang)化(hua)物夾雜的(de)形式而(er)(er)表(biao)現出來。


   在正(zheng)確(que)的(de)脫(tuo)氧條件下,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的(de)氧含量應≤0.03%;對鋼(gang)的(de)純凈度要(yao)求高(gao)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),鋼(gang)中氧量越(yue)低越(yue)好。



三、氮


  氮在(zai)不銹鋼(gang)中對組織和性能的影響(xiang)已如前述(見本書中合金(jin)元素對不銹鋼(gang)組織和性能的影響(xiang))。




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